BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Keramik
Keramik berasal dari bahasa Yunani Keramos yang berarti periuk atau belanga yang terbuat dari tanah (Astuti, 1997 dalam Trisnawanti, 2008). Keramik adalah semua benda-benda yang terbuat dari tanah liat/lempung yang mengalami suatu proses pengerasan dengan pembakaran suhu tinggi. Pengertian keramik yang lebih luas dan umum adalah “Bahan yang dibakar tinggi” termasuk didalamnya semen, gips, metal dan lainnya. Sebelum diproses menjadi keramik, segi penting sifat bubuk mineralnya adalah ukuran partikel (yang mengganti sifat akhir) serta distribusi sifat partikel (mempengaruhi rapatan). Adapun sifat keramik antara lain:
a. Tidak korosif
b. Ringan
c. Keras
d. Stabil pada suhu tinggi.
Keramik memiliki struktur organik dan non organik seperti gelas tetapi kebanyakan memiliki struktur kristal. Struktur mikro keramik selalu kompleks dan dibedakan oleh adanya batas butir (grain boundaries), renik (pores), ketidakmurnian dan kondisi multifasa yang membuatnya lebih bervariasi. Pada daerah batas butir energi bertambah sehingga ketidakmurnian cenderung berkumpul di sana. Ketidakmurnian merupakan fasa kedua dan ketiga, antara partikel penyusun (konstituen) ke dalam batas butir. Dengan adanya penambahan ketidakmurnian dan zat aditif lainnya, mikrostruktur dapat berubah, jika diamati pada batas butirnya maupun porositasnya. Kondisi mikrostruktur ini menggambarkan keadaan terhadap sifat fisis dan kimia dari keramik.
2.2. Bahan Dasar Keramik
Pada dasarnya bahan dasar keramik antara lain :
2.2.1. Tanah Liat (lempung)
Tanah liat (lempung) sebagai bahan pokok untuk pembuatan keramik, merupakan salah satu bahan yang kegunaannya sangat menguntungkan bagi manusia karena bahannya yang mudah didapat dan pemakaian hasilnya yang sangat luas. Kira-kira 70% atau 80% dari kulit bumi terdiri dari batuan merupakan sumber tanah liat. Tanah liat banyak ditemukan di areal pertanian terutama persawahan. Dilihat dari sudut ilmu kimia, tanah liat termasuk hidrosilikat alumina dan dalam keadaan murni mempunyai rumus: Al2O3.2SiO2.2H2O dengan perbandingan berat dari unsur-unsurnya: Oksida Silinium (SiO2) 47%, Oksida Aluminium (Al2O3) 39%, dan Air (H2O) 14% (Gatot, 2003 dalam Abdullah, 2005).
Bentuknya seperti lempengan kecil-kecil hampir berbentuk segi enam dengan permukaan yang datar. Bentuk kristal; seperti ini menyebabkan tanah liat bila dicampur dengan air mempunyai sifat liat (plastis), mudah dibentuk karena kristal-kristal ini meluncur di atas satu dengan yang lain denga air sebagai pelumasnya (Astuti, 1997 dalam Trisnawanti, 2008).
Mineral liat terbentuk dari hasil hancuran iklim terhadap mineral primer atau batuan yang mengandung mineral feldspar, mika, piroksin dan eamfibol. Pada dasarnya mineral liat dapat dibedakan atas 2 kelompok senyawa, yaitu liat silikat dan liat bukan silikat. Liat silikat kemudian dibedakan pila dalam 3 tipe yaitu : tipe 1:1, 2:1, dan tipe 2:2. Tipe dalam hal ini menunjukkan perbandingan antara Si-tetraeder dengan Al-oktaeder. Dengan mengetahui tipe mineral liat juga dapat ditentukan tingkat hancuran suatu tanah. Tanah yang mengandung liat 1:1 menunjukkan suatu tanah yang lebih tua daripada tanah berliat tipe 2:1. Karena Si telah habis tercuci. Disamping liat silikat amorfus, yaitu alofan. Liat bukan silikat merupakan kelompok senyawa hidrus oksida besi dan aluminum. Nama hidrus oksida mencerminkan asosiasi antara molekul air dan oksida (Hakim, 1986).
Tanah liat memiliki sifat-sifat yang khas yaitu bila dalam keadaan basah mempunyai sifat plastis tetapi bila dalam keadaan kering akan menjadi keras, sedangkan bila dibakar akan menjadi padat dan kuat. Pada umumnya, masyarakat memanfaatkan tanah liat (lempung) sebagai bahan baku pembuatan bata dan gerabah.
2.2.2. Kuarsa (SiO2 )
Kuarsa (mineral silika) adalah salah satu komponen utama dalam pembentukan keramik dan banyak terdapat di permukaan bumi (sekitar 60%). Bentuk umum fasa kristal kuarsa adalah tridimit, quartz dan kristobalit, tergantung pada temperaturnya. Jenis kristal silika yang ada di alam adalah kuarsa, sedangkan tridimit dan kristobalit jarang dijumpai. Kuarsa memiliki keplastisan rendah dan titik lebur tinggi sekitar 1728°C, tetapi hasil pembakarannya kuat dan keras. Bahan baku kuarsa dapat diperoleh dari batuan atau pasir kuarsa dengan kandungan silika tinggi.
2.2.3. Feldspar
Feldspar adalah suatu kelompok mineral yang berasal dari batu karang yang ditumbuk dan dapat memberikan sampai 25 % flux (pelebur) pada badan keramik. Bila keramik dibakar, feldspar akan meleleh (melebur) dan membentuk leburan gelas yang menyebabkan partikel tanah dan bahan lainnya melekat satu sama lain. Pada saat membeku, bahan ini memberikan kekuatan pada badan keramik. Feldspar tidak larut dalam air, mengandung alumina, silika dan flux yang digunakan untuk membuat gelasir suhu tinggi.
Feldspar pada saat ini nerupakan group mineral dengan jumlah mineral yang paling besar di kerak bumi, membentuk sekitar 60% batuan terrestrial (Indiani, 2009). Kebanyakan feldspar yang tersedia berupa sodium feldspar, potassium feldspar dan feldspar campuran. Feldspar kebanyakan digunakan pada aplikasi-aplikasi industri yang membutuhkan kandungan feldspar yang berupa alumina dan alkali.
Rumus kimia feldspar secara umum adalah XAl(Al,Si)Si2O8 dengan X adalah potassium, sodium, kalsium atau barium. Secara khusus rumus kimia feldspar dapat dilihat pada Tabel 1.
| Jenis Feldspar | Rumus Kimia |
| Albite | Na(Si,Al)O |
| Anorthite | Ca(Si,Al)O |
| Orthoclase | K(Si,Al)O |
| Celsian | Ba(Si,Al)O |
Table 2.1. Jenis-jenis feldspar Sumber: K. McPhee (1959) dalam Indiani (2009) |
|
2.2.4. Serbuk Kaca/Cullet
Cullet adalah serbuk kaca yang sangat kecil. Kaca biasanya dihasilkan dari campuran silicon atau bahan dioksida (SiO2) yang merupakan benda amorf, dibentuk melalui prosesan pemadatan dari peleburan tanpa kristalisasi. Kaca kadang-kadang dianggap sebagai cairan kental (viskos) kareana bukan kristalin atau amorf. Akan tetapi hanya beberapa cairan yang dapat membentuk kaca. Pada suhu tinggi, kaca merupakan cairan sejati, dan pada fase cair ini struktur dari bahan-bahan anorganik belum beraturan dan atom-atomnya selalu bergerak terus-menerus.
2.3. Sifat-Sifat Keramik
Sifat-sifat dari keramik dipengaruhi oleh perubahan mikrostruktur pada batas butiran maupun pada porositasnya. Sifat-sifat keramik antara lain :
1. Keras, kuat, tetapi bersifat getas atau mudah pecah.
2. Tahan terhadap korosi.
3. Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.
4. Sifat listriknya dapat menjadi isolator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor.
5. Dapat bersifat magnetik dan non magnetik.
2.4 Jenis Bahan Keramik Menurut Kepadatan (Anonim, 2007)
2.4.1. Gerabah (Earthenware)
Dibuat dari semua jenis bahan tanah liat yang plastis dan mudah dibentuk dan dibakar pada suhu maksimum 1000°C. Keramik jenis ini struktur dan teksturnya sangat rapuh, kasar dan masih berpori. Agar supaya kedap air, gerabah kasar harus dilapisi glasir, semen atau bahan pelapis lainnya. Gerabah termasuk keramik berkualitas rendah apabila dibandingkan dengan keramik batu (stoneware) atau porselin. Bata, genteng, paso, pot, anglo, kendi, gentong dan sebagainya termasuk keramik jenis gerabah. Genteng telah banyak dibuat berglasir dengan warna yang menarik sehingga menambah kekuatannya.
2.4.2. Keramik Batu (Stoneware)
Dibuat dari bahan lempung plastis yang dicampur dengan bahan tahan api sehingga dapat dibakar pada suhu tinggi (1200°-1300°C). Keramik jenis ini mempunyai struktur dan tekstur halus dan kokoh, kuat dan berat seperti batu. Keramik jenis termasuk kualitas golongan menengah.
2.4.3. Porselin (Porcelain)
Porselin adalah jenis keramik bakaran suhu tinggi yang dibuat dari bahan lempung murni yang tahan api, seperti kaolin, alumina dan silika. Oleh karena badan porselin jenis ini berwarna putih bahkan bisa tembus cahaya, maka sering disebut keramik putih. Pada umumnya, porselin dipijar sampai suhu 1350°C atau 1400°C, bahkan ada yang lebih tinggi lagi hingga mencapai 1500°C. Porselin yang tampaknya tipis dan rapuh sebenarnya mempunyai kekuatan karena struktur dan teksturnya rapat serta keras seperti gelas. Oleh karena keramik ini dibakar pada suhu tinggi maka dalam bodi porselin terjadi penggelasan atau vitrifikasi. Secara teknis keramik jenis ini mempunyai kualitas tinggi dan bagus, disamping mempunyai daya tarik tersendiri karena keindahan dan kelembutan khas porselin. Juga bahannya sangat peka dan cemerlang terhadap warna-warna glasir.
2.4.4. Keramik Baru (New Ceramic)
Adalah keramik yang secara teknis, diproses untuk keperluan teknologi tinggi seperti peralatan mobil, listrik, konstruksi, komputer, cerobong pesawat, kristal optik, keramik metal, keramik multi lapis, keramik multi fungsi, komposit keramik, silikon, bioceramic, dan keramik magnit. Sifat khas dari material keramik jenis ini disesuaikan dengan keperluan yang bersifat teknis seperti tahan benturan, tahan gesek, tahan panas, tahan karat, tahan suhu kejut seperti isolator, bahan pelapis dan komponen teknis lainnya.
2.5. Teknik Pengukuran
2.5.1. Resistivitas
Menurut Xiangdong (1996) dalam Indiani (2009) resistivitas adalah besarnya tegangan yang diberikan terhadap luas penanmpang suatu bahan tertentu dibagi besarnya arus yang mengalir dan panjang tersebut.
ρ=RAl 
dengan ρ 
merupakan resistivitas bahan (Ωcm), l merupakan panjang bahan (cm), R merupakan hambatan bahan (Ω), dan A merupakan luas penampang bahan (cm2). Untuk menentukan resistivitas berbentuk silinder dapat menggunakan (Griffiths, 1986):
ρ=2πRLln(a) 
Resistivas listrik suatu bahan merupakan ukuran kemampuan bahan tersebut unutk memindahkan muatan listrik dibawah pengaruh medan listrik. Standar isolator untuk tengan rendah berdasarkan resistivitasnya memiliki resistivitas ~ 107 
Ωcm, untuk isolator tegangan menengah maka harus memiliki resistivitas 109-1014 Ωcm, dan untuk isolator tegangan tinggi maka resistivitasnya harus lebih dari 1014 Ωcm.
2.5.2. Densitas
Densitas merupakan suatu ukuran massa per unit volume dan dinyatakan dalam gram per centimeter kubik (g/cm3) atau pound per inch kuadrat (lb/in2). Pengukuran densitas yang dilakukan adalah jenis densitas ruah (bulk density) berdasarkan metode Archimedes dimana menghitung ruah diberikan pada persamaan (Yusup, 1998):
ρb=mkmb-(mg-mkw)ρair 
dengan ρb 
merupakan bulk density (g/cm3), ρair 
merupakan densitas air (1g/cm3), mb 
merupakan masa basah (g), mk merupakan massa kering (g), mg merupakan massa ketika beban digantung dalam air (g), dan mkw merupakan massa kawat penggantung.
2.5.3. Kuat Tekan
Kuat tekan didefinisikan sebagai ketahana suatu bahan terhadap beban yang dilakukan sampai bahan tersebut pecah. Secara umum dapat diketahui hubungan antara kekuatan terhadap tekanan (pembebanan yang diberikan) adalah sebagai berikut:
P=FA 
dimana P = kekuatan tekan (Pa), F adalah pembebanan dalam satuan newton (N) dan A adalah luas penampang dalam satuan m2.
2.5.4. Susut Bakar
Pengukuran susut bakar dilakukan pada sampel uji berbentuk silinder. Susut bakar ini terdiri dari dua bagian yaitu:
a. Susut bakar volum adalah perbandingan perubahan volum dengan volum(∆V) 
sampel sebelum dilakukan pempakaran yang dinyatakan sebagai berikut: % susut bakar volum = V0-V1V0x 100% 
dengan Vo volume sampel yang belum dibakar (cm3), V1 adalah volume sampel yang telah dibakar (cm3)
b. Susut bakar volum adalah perbandingan perubahan massa ∆m 
dengan massa sampel sebelum dilakukan pembakaran (m0)yang dinyatakan sebagai berikut: % susut bakar volum = m-m1m0x 100% 
dengan mo massa sampel yang belum dibakar (gram), m1 adalah massa sampel yang telah dibakar (gram).
Susut bakar umumnya terjadi akibat hilangnya air karena penguapan dan terjadinya reaksi cat aditif dalam keramik dan butiran menyatu aktif terhadap butiran besar. Kekosongan yang terjadi akan diisi oleh fluks (pelebur), hal inilah yang mungkin dapat menyebabkan kekurangan massa dan sampel.
